Die Photokatalytische Technologie tritt zumeist nicht als eigenständiges Modell in Erscheinung, sondern ergänzt die Funktionalität moderner Luftreiniger. Ihre Stärken liegen im vollständigen Abbau von Keimen und im Kampf gegen VOC.
Photokatalytische Luftreiniger benötigen drei Grundbausteine, um zu funktionieren:
- Titandioxid als Katalysator
- Sauerstoff als Oxidationsmittel
- UV-Licht als Beschleuniger
Was ist die Photokatalyse?
Bei der Photokatalyse handelt es sich um eine chemische Reaktion, die durch Licht hervorgerufen wird. Das prägnanteste Beispiel für eine Photokatalyse ist die „Weltenformel der Natur“, die Photosynthese, bei der unter dem Einfluss von Licht Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff und Traubenzucker umgewandelt wird.
Entdeckt wurde die Nutzbarmachung des photokatalytischen Effekts für die Luftreinigung erst im Jahre 2014 in einer südkoreanischen Studie. Die Forscher experimentierten dabei mit der Nutzung der Photoreaktion für eine bessere Luftfilterung und kamen dabei auf überzeugende Ergebnisse in Bezug auf die Abtötung schädlicher Keime und Erreger von 99,99 % (1). Als Endprodukte verblieben lediglich Wasser und CO². Dies war der Durchbruch für diese Technologie.
Flächendeckend eingesetzt wird die Photokatalyse neben der Luftreinigung in der Bauwirtschaft. Dort werden Bausteine mit einer entsprechenden Lösung imprägniert.
Die Folge ist ein besserer Schutz vor den Einflüssen von Sonnenstrahlen, Witterung, Schmutz, Staub, Keimen und Moosbewuchs. Ein bekannter visueller Effekt ist die Hydrolyse derart beschichteter Fliesen. Das Regenwasser bildet auf der Oberfläche keine Tropfen, sondern einen durchgängigen Film. Jeder Regenguss führt dadurch zu einer gründlichen Selbstreinigung der Bauelemente.
Die Funktionsweise der Photokatalytischen Luftreinigung
Neben dem Licht als Energieträger nutzen Photokatalytische Luftreiniger Titandioxid als Katalysator (Auslöser der Reaktion) und Sauerstoff als Oxidationsmittel. Als Licht wird meistens UV-A-Licht aufgrund der noch besseren Wirkung verwendet.
Unter dem Einfluss von Licht und Sauerstoff wird das Titandioxid nun in Nitrat umgewandelt. Während der Umwandlung entstehen freie Radikale, die flüchtige organische Substanzen zersetzen und gasförmige Stoffe auflösen.
Der Photokatalytische Filter ist Teil des Gesamtpakets
Die Stärken der Photokatalytischen Luftreinigung basieren also auf der Sterilisation von Keimen, Befreiung von Gasen und Auflösung von Gerüchen. Dies reicht freilich nicht für eine umfassende Luftreinigung unter Einschluss der Beseitigung von Feinstaub aus.
Aus diesem Grund kommt das UV-Licht fast immer als ergänzende Technologie bei einem leistungsstarken Luftreiniger zum Einsatz, der beispielsweise aus einem Vorfilter, einem HEPA-Filter, einen Aktivkohlefilter und der Katalytischen Reinigung besteht.
Der Mehrwert der Photokatalyse
Es gibt gute Gründe dafür, warum der Photokatalytische Luftfilter bei der Keimbekämpfung in Innenräumen so beliebt ist und unter anderem gern in Krankenhäusern und Pflegeheimen eingesetzt wird. Zunächst werden durch die Photoreaktion schädliche Keime nicht nur gefiltert, sondern auch vollständig abgetötet.
Dies vermeidet, dass die Abbauprodukte von Bakterien als Endotoxine der Luft enthalten bleiben, wo sie aufgrund ihrer extrem geringen Größe besonders gefährlich sind, weil sie umso leichter über die Atemwege in sensible Bereiche wie den Bronchiolen oder sogar in den Blutkreislauf eindringen, wo sie das Blut verdicken und Herzkreislauferkrankungen verursachen können.
Gesundheitsrisiken durch VOC
Ein anderer Grund ist die besondere Wirksamkeit gegen flüchtige organische Substanzen, die zuweilen nach dem englischen Akronym „volatile organic compounds“ als VOC bezeichnet werden.
Gerade geschlossene Räume beherbergen zahlreiche dieser VOC in sich. Typische Quellen für die flüchtigen Stoffe, von denen Formaldehyd das bekannteste ist, sind industrielle Klebstoffe, Kleidung, Möbel, Wand- und Deckenverkleidung, Küchenutensilien sowie Spielzeug aus Holz, die als Ausdünstungen im Gebäude zirkulieren und nicht so leicht wieder ins Freie entweichen können.
In größeren Konzentrationen können gesundheitliche Beeinträchtigungen wie Reizungen von Augen, Schleimhäuten, Rachen und Nase, Schwindel, Müdigkeit sowie Kopfschmerzen entstehen.
Weitere Vorteile der Photokatalytischen Filter
Die auf dem UV-Licht basierenden Modelle sind mit rund 16 Watt sparsam im Gebrauch und handlich in der Wartung. Durch ihre Eigenschaften der völligen Zersetzung schädlicher Keime benötigen sie keinen Filterwechsel und die Reinigungsleistung auf einem kontinuierlichen Niveau ist gesichert. Die UV-Lampen können eine Lebensdauer von 10.000 Betriebsstunden aufweisen.
Zugute kommt dem sparsamen Betrieb die Tatsache, dass sich Photokatalytische Filter ausgezeichnet für den Einsatz von LED-Licht eignen. LED-Licht ist bei einem gleichzeitigen Gebrauch von UV-A-Licht sogar für den Effekt der Photoreaktion besonders effektiv, weil das Licht mit einer Wellenlänge von 385 nm auf den Katalysator Titandioxid trifft. Der Einsatz von UV-C-Licht gilt hingegen für die Photokatalyse als nicht optimal (5).
Fazit: eine sinnvolle Ergänzung für die Luftreinigung
Photokatalytische Filterelemente können aufgrund ihrer effektiven Bekämpfung von VOC, Keimen und Gerüchen eine sinnvolle Ergänzung von Luftreinigern sein und einen Beitrag zum Gesundheitsschutz leisten. Dies gilt auch unter dem Aspekt, dass die relativ anspruchslose Funktionsweise kostensenkend ist.
In Bezug auf die Beseitigung der Raumluft von schädlichen Keimen und Gasen erreichen hochwertige Photokatalysatoren eine Reinigungsleistung, die erst HEPA-Filter der Reinigungsklassen H13 oder H14 gewährleisten können.
Quellen & Weiterführende Informationen
